工业4.0（实践版）

内容概要

阿尔冯斯•波特霍夫（AlfonsBotthof）

在获得物理学大学学业之后，首先在软件开发及通信电子工程人员培训行业工作。自1988年起，波特霍夫就职于V D I / V D E 创新技术有限责任公司（VDI/VDE Innovation + Technik GmbH），工作重点是对可行的高新技术以及相应的社会经济学议题（信息和通信技术及其应用，特别是精密技术及系统技术、系统集成、物联网、自主系统）进行创新型研究。波特霍夫负责德国经济与能源署（BMWi）开展的“工业4.0时代机械自动化”科技项目的相关研究并参与政府“工业4.0”项目的实施及推广的全过程。波特霍夫也是柏林VDI/VDE创新技术有限责任公司社会及经济部副部长。

恩斯特•安德雷亚斯•哈特曼（Ernst Andreas Hartmann）

1995年在德国亚琛工业大学获得心理学博士学位，主要针对工业领域人机系统构架及组织结构心理学问题进行研究。20世纪90年代，哈特曼曾任曼海姆约翰•德雷（John Deere Werken Mannheim）工厂的组织和流程发展的内部顾问。至2000年，哈特曼一直在亚琛工业大学负责一个研究小组。2002年，哈特曼在亚琛工业大学教授心理学课程，并获得工作及组织心理学专业特殊任教资格，从那时起，哈特曼成为亚琛工业大学工作体系及流程构架专业编外讲师。2004年4月起，哈特曼担任柏林VDI/VDE创新技术有限责任公司社会及经济部部长，2007年起，成为该公司创新及技术研究所（iit）所长。

书籍目录

推荐序一

推荐序二

前言

第1章
工业4.0时代到来，我们应该怎么办？

自动化及工业4.0时代的工作未来

欧洲关于企业的组织机构、跨企业组织新模式，“无工厂生产”、个性化批量生产以及自调式或自理式生产系统的讨论，启发企业内部进行思考，如何将新模式、新生产方式融入工业4.0之中。

工业4.0时代下的工作形态：过去的辉煌与未来的挑战

未来将要面临两大挑战。一是要将所获得的知识用于分析及描述促进学习式工作模式，应用在工业领域构建真实的工作系统。二是要解决自动化进程中所遇到的两难困境，即解决学习式工作形态所遇到的障碍。

第2章
工业4.0时代，未来工作的展望

工业4.0背景下的工作——应用工作学协会的预期

在工业4.0时代，随着工作内容及任务产生变化，对工作者的知识、才干、技能、能力也都有了新的需求。现在看来，对灵活度、抽象度、问题解决能力、独立处理、沟通能力以及自我组织能力的要求尤为突出。

未来的自动化之路

工业４.０意味着应用于智能工厂生产的新逻辑与质量。智能产品在生产系统中担任自主角色。它们与机器、工人以及其他系统元件———如生产控制技术———进行交流，以一个自主的非人工生产要素完成其任务、参与控制生产流程。

第3章
工业4.0时代，工业领域的机遇与挑战

另辟蹊径走向工业4.0——机遇及限制

通向工业４.０有两条路：一是将一个高度机械化——虽然并非无人——工厂作为发展目标。另一条道路——也称为以人类为中心的ＣＩＭ （ＨＣＩＭ）——强调的是人类在生产流程中将起到中心作用。

机器人协同工作——愿景及现实

随着计算能力的提高、数据量及传感器的增加，未来的计算机将如科幻世界一般，有能力完成迄今为止通过人类完成的（思维） 任务。届时，工作及经济领域将发生剧变，而给消费者带来的益处在于个性化产品的价格将居于可承担范围之内。

工业４.０时代的工作优化——农业技术视角

对于农业经营者来说，提高能力以应对日益复杂的流程并能够正确执行，至关重要。而工业４.０概念引入自主优化、自主设置、自主诊断及认知流程，对优化农业领域意义重大。

工作４.０时代技术发展及其应用

在人口变迁背景下，未来的发展趋势显示出，上文提到的合理化效应——即机器替代人工——从社会学角度看，也可能起到积极作用：可以在人才缺乏的时代，依旧保持生产竞争力，顺利运输货物。

提升内部物流运输机器人自主程度——工业4.0时代技术发展及其应用

在人口变迁背景下，未来的发展趋势显示出，上文提到的合理化效应——即机器替代人工——从社会学角度看，也可能起到积极作用：可以在人才缺乏的时代，依旧保持生产竞争力，顺利运输货物。

学习型工厂对工业４.０的意义

在第四次工业革命的背景下，通过工业的相互联合，能够更加提高效率。通过学习型工厂可以更快地获得最新数据，以及时进行优化。因此学习型生产系统是工业４.０受益方。

第4章
工业4.0的核心主题及发展战略

生产工作的发展前景

工业４.０系统的安装过程和投入生产被认为是一个漫长的过程。在这个过程中，活动和工作结构必须要显示出高度的灵活性和出色的解决问题能力，并且不能够轻易就为某个状态（最终状态） 下定论。

工业4.0大背景下的生产系统的实现

第四次工业革命是否成功，极大程度上取决于设计方案是否成功而有针对性地在组织这个方面做出了决定性改变。人力与技术因素应该依据组织的设计与架构调整和定位。

创新需要能人借助虚拟工程开创新的工作文化

工业４.０时代产品和服务从以技术为基础到以人为本的过渡能否成功在很大程度上取决于企业的创新程度。高度创新的经济意义在于低成本和高质量。

通过人机团队的构建摆脱自动化的窘境

自动化若是没有人的参与，是无法成功运行的。人类在其中所扮演的角色必须更加明确，抹去这一角色并不是一种出路。我们应该取消对人类与机器任务的僵化分配。理想的任务分配不该在事前就决定好，而是在任何时刻根据既定的分配策略基于当时的需求重新决定。这种动态性可以借助一种新的人机关系视角来实现，即人机团队（ＭＭＴ）。

第5章
工业4.0的未来前景

人机互动合作下的工作系统构建——以机器人技术为例

随着传感技术、传动机制以及导航领域科技的迅猛发展，工业机器人被投入更多的领域加以使用，同时突破了工业机器人的传统应用方式。由以往的人机空间分离的共存方式转向更紧密的人机互动合作乃是大势所趋。

工业４.０时代的工作导向——新视角及待解决问题

工业４.０时代的工作世界是可塑造的，也是需要塑造的。未来的工作形态须参考社会技术系统理念的三个维度：“人类”，“组织”以及“技术”。经实践得知，“组织”尤其重要。因为可通过企业内部、企业间的组织来实现增值。

作者简介

作为德国联邦政府“高科技及创新战略”主要元素之一，针对未来的“工业4.0”项目将推进传统工业的信息化，如工业化生产。在物联网化的进程中，通过虚拟世界与实体世界的融合，建立虚拟—现实系统，实现在新时代下，技术流程与在德国的生产商业流程共同成长。德国经济与能源署（BMWi）开展的“工业4.0时代机械自动化”科技项目是“工业4.0”项目的一部分，而本书也因此得以出版。《工业4.0（实践版）：开启未来工业的新模式、新策略和新思维》概括展示了机械自动化及工业4.0背景下工作的未来导向，并指出科研领域、工业领域以及工作者即将面临的主要挑战、机遇和风险。本书所展示的发展趋势，为生产及自动化、机器人、虚拟工程、农机以及教学工厂等领域提供了解决方案范本。

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